El mundo subatómico de Juan Pablo Negret

El mundo subatómico de Juan Pablo Negret

El científico colombiano recuerda el descubrimiento, hace dos décadas, del quark top.

El mundo subatómico de Juan Pablo Negret
28 de septiembre de 2015, 12:37 am

Para entender el trabajo de Juan Pablo Negret, creador del Grupo de Física de Altas Energías de la Universidad de Los Andes y retirado desde hace un año, luego de 35 de haber tenido la visión y valentía de poner a Colombia en las grandes ligas mundiales de la física de partículas, uno tiene que cambiarse el chip con el que observa el mundo macro a su alrededor. Porque Negret y sus colegas en todo el mundo trabajan en comprender la estructura más básica de la argamasa que conforma el universo visible: las partículas fundamentales que están metidas unas dentro de otras en el núcleo de los átomos, como diminutos juegos de muñecas rusas.

Uno se tiene que cambiar el chip, porque a estas escalas el pensamiento tradicional, según el cual los objetos se comportan de formas predecibles y ‘normales’, no sirve. Aquí en el núcleo atómico pasan cosas extrañas.

El científico colombiano Juan Pablo Negret. / Foto: Rodrigo Sepúlveda / EL TIEMPO

 

Para empezar, este no es un lugar estático, sino uno donde la materia está en constante ebullición. Eso es algo difícil de aceptar cuando uno mira un trozo sólido de, digamos, madera. Pero acérquese lo suficiente con las herramientas de la ciencia moderna, y verá la alucinante realidad. (Lea también: Colombianos participaron en investigación para solucionar misterio físico)

En este curioso reino, las partículas fundamentales y sus antipartículas viven aniquilándose unas a otras y reapareciendo convertidas en otro “estado”, la materia tornándose en energía y viceversa (como Einstein imaginara acertadamente), en una alquimia exquisitamente compleja que aún esconde misterios.

Incluso el “vacío” del espacio es una telaraña burbujeante de actividad porque las partículas aparecen y desaparecen continuamente como por ensalmo. Uno casi espera oír un “pop, pop, pop”, como si el universo estuviera siempre toteando minipalomitas de maíz. En otras palabras, al nivel micro más pequeño, nada puede quedarse tranquilo.

Bienvenido a la física cuántica, las leyes que gobiernan lo subatómico. Un área del universo que nuestro cerebro no está cableado para entender fácilmente.

Pero eso no ha detenido a científicos como Negret, quien, durante una larga y nostálgica entrevista, recuerda el par de décadas que duró dando lata hasta lograr abrir para Colombia la ventana a la física de partículas de más alto nivel.

Negret se había ido por su cuenta a Estados Unidos a hacer posgrados en física, y descubrió que le atraía no solamente esa ciencia, sino la tecnología de frontera que la hace posible. Entonces se convirtió en físico experimentalista. Es la profesión del personaje de Leonard Hofstadter en la serie The Big Bang Theory. Su trabajo es comprobar mediante observaciones que lo que predicen los físicos teóricos (como el personaje de Sheldon Cooper) es algo real.

“Y como soy un payanés idealista, me obsesioné con traerme la física fundamental experimental a mi tierra. Y entonces me puse a escribir cartas a los departamentos de física de las universidades colombianas –cuenta Negret–. Yo me imagino las caras que pusieron cuando leyeron eso de que yo quería hacer física experimental de partículas elementales, porque para ese entonces (1980) eso era un absurdo. La percepción era ‘eso no sirve para nada, aquí necesitamos es ciencia aplicada, que dé plata’. Y ese es el primer error de cualquier país que quiera desarrollarse en ciencia”. (Vea aquí: 'Ciencia y tecnología no han sido prioridad para gobiernos')

La historia simplificada es que las estrellas se le alinearon cuando León Lederman fue nombrado director del célebre laboratorio de Fermilab, en Illinois, una de las catedrales de la física moderna. Lederman quería que Latinoamérica se involucrara en las colaboraciones internacionales, e invitó a Negret a que investigadores colombianos se unieran en algún experimento en Fermilab, a condición de que estuvieran representando una universidad o centro de investigaciones.

Entonces comenzó el proceso de convencer a Los Andes, ayudado por el mismísimo Fermilab en sus arremetidas, y para 1989 se creaba el Grupo de Física de Altas Energías. Poco después Los Andes solicitó ser miembro del experimento D0 (d-cero), una de dos grandes colaboraciones internacionales (cada una llegó a tener cerca de mil científicos) manejando el detector gigante para colisiones protón-antiprotón del nuevo acelerador en Fermilab. Y el resto es historia.

Partícula fundamental

En marzo de 1995, ese grupo de científicos fue testigo de un hecho inolvidable. Físicos de varios experimentos dentro de ese laboratorio anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula fundamental, el quark top. Las décadas invertidas en la búsqueda de una de las últimas piezas del Modelo Estándar de la física de partículas habían llegado a su fin. (Lea: Científicos piden que no se use inteligencia artificial en armas)

De la misma manera en que hace un par de años se comprobó la existencia de la partícula Higgs, Fermilab demostraba en el 95 el escondite del último de los quarks. El extraño nombre de las criaturas subatómicas lo puso el físico teórico Murray Gell-Mann, quien los concibió; Gell-Mann se había inspirado en un término que leyó en Finnegan’s Wake, una novela del escritor irlandés James Joyce.

Los estrellones de los núcleos de átomos a casi la velocidad de la luz dentro de un acelerador producen trillones de partículas de todas clases, que mueren en fracciones de segundo, dejando montañas de datos en los supercomputadores. Después viene el trabajo de descifrar qué es qué.

Pero no todo es tan fácil. Las propiedades del quark top son extrañas y generan nuevas preguntas. Su masa es la más grande de cualquier otra partícula elemental. Y eso es clave para entender si el universo que habitamos es estable y qué le espera en el futuro.

“Hicimos cosas lanzadas que para muchos eran imposibles, pero demostramos que sí se podían”, dice Negret sin titubeos. Y añade: “Ya son más de 26 años con Colombia metido en esta ciencia de vanguardia; como resultado, cientos de estudiantes de física, docenas de ingenieros y técnicos han estudiado y trabajado en Fermilab y la Organización Europea para la Investigación Nuclear (Cern, por su sigla en francés), muchos de ellos con ayuda financiera de esas instituciones. Es lo mismo que si invitaran a un astronauta colombiano a trabajar un rato en la Estación Espacial. Yo sigo con la obsesión de tratar de ilusionar a jóvenes colombianos de ver más allá de la loma y de abrazar las oportunidades que hoy ofrece un mundo globalizado”.

Y quién sabe, quizás alguno de ellos nos ponga el universo patas arriba.

¿Quién estudia física de partículas en Colombia?

Cada vez más universidades se suben al tren de las grandes colaboraciones internacionales de la física.

  • Grupo de Física de Altas Energías de la Universidad de Los Andes: pionero en física experimental de partículas en el país. Participa en experimentos en Fermilab y el Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (Cern).
  • Universidad Nacional: participa en uno de los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones del Cern, el LHCb.
  • Universidad de Nariño: participa en el experimento Atlas del Cern.
  • Universidad de Antioquia: a raíz de una pasantía de un estudiante de maestría, aparece en publicaciones relacionadas con el experimento CMS del Cern.

Pequeños ciudadanos del núcleo

Un átomo podrá sonar como algo diminuto, pero para una partícula subatómica es equivalente a vivir en medio de un país. El núcleo de todos los átomos del universo es tan denso que contiene más del 99,9 por ciento de la masa del átomo (la nube de electrones que orbitan al núcleo es algo tan etéreo que es casi inconcebible). Y la pequeñez de ese núcleo es absurda: ocupa una cienmilésima del tamaño total del átomo.

Ilustración de algunas de las posibles configuraciones de los quarks dentro de un protón o neutrón. / Foto: Cern.

Arracimados allá adentro están los protones y neutrones. En un momento dado tuvieron puesta la corona de ser las partículas fundamentales o indivisibles. Pero entonces los experimentos dentro de aceleradores de partículas descubrieron que en el interior de protones y neutrones a su vez había otras partículas de materia aún más fundamentales: quarks y gluones.

Los quarks resultaron venir en seis ‘sabores’ diferentes, cuyos nombres reflejan la curiosa mente de los físicos: Quark Arriba, Abajo, Extraño, Encanto, Fondo y Cima (o 'top').

Si los quarks son los ladrillos que componen la materia visible del universo, los gluones son el cemento o la ‘goma’ ('glue'). Ellos transmiten una poderosa fuerza que mantiene unidos a los quarks dentro de los protones y los neutrones, y son tema digno de atención aparte. (¿Recuerda al famoso bosón de Higgs?, es un primo hermano del gluon.

Y en esas célebres investigaciones también participaron Negret y compañía.

Aunque algunos físicos creen que los quarks y las partículas que están fuera del núcleo, como los electrones, son los ladrillos más básicos, otros, como Negret, opinan que no tendría nada de raro encontrar en su interior unos aún más diminutos. “Todas estas son demasiadas partículas. Tiene que haber algo más simple”, concluye.

ÁNGELA POSADA-SWAFFORD
Para EL TIEMPO